35. Классы процессоров. Misc.

MISC (Minimal Instruction Set Computer – минимальный набор команд компьютера).

Увеличение разрядности процессора привело к идее укладки нескольких команд в одно слово размеров 128 (256) бит. Оперируя одним словом процессор получил возможность обрабатывать сразу несколько команд. Вместе с тем принцип команд VLIW обеспечивает выполнение группы команд за один цикл работы процессора. Порядок выполнения команд распределяется таким образом, чтобы в максимальной степени загрузить маршруты, по которым проходят потоки данных. Таким образом, архитектура MISC объединяет суперскалярную и VLIW концепции.

36. Классы процессоров. VLIW.

VLIW (Very Long Instruction Word – очень длинная машинная команда).

Создаётся специальный компилятор планирования, который перед выполнением прикладной программы проводит её анализ и по множеству ветвей последовательности операций определяет группу команд, которые могут выполняться параллельно. Каждая такая группа образует одну сверхдлинную команду. Это позволяет решить 2 задачи:

• В течение одного такта выполнять группу коротких команд

• Упростить структуру процессора

Отличие VLIW от суперскалярности в том, что отбор групп команд выполняется заранее, а не непосредственно в ходе выполнения программ.

37. АЛУ, классификация.

Выполняет набор простых операций (арифметических и логических). Состоит из регистров, сумматоров и блока управления.

Классификация:

1. По способу действий над операциями:

• Последовательные

• Параллельные

2. По виду обрабатываемых чисел: могут производить операции над двоичными числами, с фиксированной или плавающей точкой и над двоично-десятичными числами.

3. По организации действий над операциями:

• Блочные

• Многофункциональные

4. По структуре:

• С непосредственными связями

• Многосвязные

38. Конвейерная обработка команд.

Обработка короткой команды или цикл процессора делится на 5 основных этапов. Каждая операция требует времени равного такту генератора процессора. При тактовой частоте 1 ГГц получается 200 млн. операций в секунду. Все этапы команды задействуются только один раз и всегда в одном и том же порядке: одна за другой. Значит, если первая микрокоманда выполнила свою работу и передала результат второй, то для выполнения текущей команды она больше не понадобится и может преступать к выполнению следующей команды. Конвейеризация осуществляет многопоточную параллельную обработку команд так, что в каждый момент времени одна из команд считывается, другая декодируется и так далее и всего в обработке одновременно находится 5 команд. Таким образом, на выходе конвейера на каждом такте процессора появляется результат обработки одной команды. Данная технология называется конвейерной обработкой, каждая часть устройства называется ступенью конвейера. Общее число ступеней – длиной линии конвейера.

39. Матричные и векторные процессоры.

Матричный процессор. Данные устройства манипулируют массивами данных и предназначены для обработки изображений матриц и массивов данных. Частный случай – процессор-изображение, который предназначен для обработки сигналов от датчиков-формирователей изображения. Матричный процессор имеет архитектуру, рассчитанную на обработку числовых массивов. Архитектура процессора включает в себя матрицу процессорных элементов (64x64), работающих одновременно. Постпроцессор предназначен для реализации некоторых специальных функций, например, управление БД.

Векторный процессор. Обеспечиваем параллельное выполнение операций над массивами данных (векторами). Характеризуется специальной архитектурой, построенной на группе параллельно работающих процессорных элементов. Производительность процессора увеличивается за счёт того, что обработка набора данных (вектора) производится одной командой. Каждый элемент вектора рассматривается как отдельный элемент потока данных. В векторном режиме процессоры обрабатывают данные практически параллельно, что делает их в несколько раз более быстрыми, чем при работе в скалярном режиме.